En estudios in vitro, especialistas del CONICET dieron un paso adelante en la búsqueda de estrategias que podrían servir para “corregir” proteínas que por ser defectuosas causan la ataxia de Friedreich.

Se trata de una enfermedad genética para la cual todavía no hay cura, pero sí medicamentos que se usan de forma paliativa y que se caracteriza por el daño progresivo del sistema nervioso, una cardiomiopatía hipertrófica y otros síntomas. Los resultados de la investigación se publicaron en Biotechnology and bioengineering.

“Este trabajo fue una primera prueba de concepto con respecto a una idea que estamos manejando en el laboratorio que es que se pueden estabilizar proteínas defectuosas de la ataxia de Friedreich para que recuperen sus formas funcionales en el ambiente celular y en el contexto de complejos multiproteicos.

Es que las proteínas no ‘viven’ solas sus vidas, sino que forman complejos entre varias”, indica Javier Santos, director del estudio e investigador del CONICET en el Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3) dependiente de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA.

Los autores y autoras del estudio emplearon un sistema llamado “Ribosome display” que permitió seleccionar de un universo enorme de proteínas aquellas con mayor afinidad para unirse a frataxinas que son las proteínas que causan la ataxia de Friedreich cuando son defectuosas.

En estudios in vitro (dentro de células humanas en cultivo), el equipo de investigación comprobó que una proteína, llamada Affi_224, tenía capacidad para unirse a frataxinas y modular hasta cierto punto su estabilidad, movilidad interna y su función. “Si bien esta proteína no logró estabilizar a las frataxinas como hubiéramos querido, alcanzó para comprobar la prueba de concepto, es decir, nos indica que esta metodología podría servir para identificar moléculas terapéuticas con mayor afinidad”.

“Por otra parte pudimos demostrar que Affi_224 no afecta las actividades de enzimas o proteínas que están asociadas al metabolismo mitocondrial. Esto es muy importante porque en la ataxia de Friedreich se registran alteraciones en las mitocondrias que son las fábricas de energía de las células y en este sentido la idea es identificar moléculas terapéuticas que no interfieran con ese proceso clave para la vida”, indica María Florencia Pignataro, becaria postdoctoral de la Agencia Nacional de Promoción de la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Innovación (Agencia I+D+i) en el grupo de Santos y primera autora del trabajo.

“Nuestra idea es usar este tipo de estrategia para estabilizar variantes defectuosas (patogénicas) de proteínas que aparecen no solo en ataxia de Friedreich sino también en otras enfermedades poco frecuentes. Si bien el delivery de estas proteínas es complejo, es posible pensar en estrategias que involucren ‘variantes Troyanas’ que son proteínas con secuencias especiales que les permiten atravesar membranas celulares”, afirma Santos.

El laboratorio de Santos también está centrado en otra prueba de concepto basada en nanoanticuerpos. “Estas moléculas son pequeñas y muy poco o nada inmunogénicas, y muy, pero muy estables. Creemos que podemos ingenierizarlas para volverlas muy afines a las frataxinas defectuosas con el propósito de corregir su función. También estamos trabajando en esta línea de investigación”, señala Santos.

Los laboratorios de Santos y de Itatí Ibañez, investigadora del CONICET en el Instituto de Química, Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE-UBA-CONICET), ya seleccionaron y están caracterizando una veintena de nanoanticuerpos.

Del trabajo también participaron María Georgina Herrera y Natalia Brenda Fernández, del CONICET y del iB3; Hernán Gustavo Gentili, del iB3; Martín Aran, del Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA,

febrero 26/2023 (Dicyt)

Referencia:

Pignataro, M. F., Herrera, M. G., Fernández, N. B., Aran, M., Gentili, H. G., Battaglini, F., & Santos, J. (2023). Selection of synthetic proteins to modulate the human frataxin function. Biotechnology and Bioengineering, 120(2), 409-425.

Un equipo del Instituto de Investigación Germans Trias i Pujol (IGTP), del hospital del mismo nombre de Badalona, en Barcelona, está utilizando el sincrotrón ALBA  para obtener por primera vez imágenes tridimensionales de células afectadas por la ataxia de Friedreich.

Se calcula que afecta a más de 3 000 personas en España, causando graves problemas de movilidad y otras complicaciones graves como cardiopatías. En la actualidad no existe ningún tratamiento para prevenir o curar la enfermedad.

Según información del sincrotrón, la ataxia de Friedreich es una enfermedad neurodegenerativa rara que provoca un progresivo deterioro en la movilidad, equilibrio y coordinación. Se trata de una enfermedad hereditaria, causada por una mutación genética, que se puede desarrollar cuando el padre y la madre son ambos portadores.

El grupo del IGTP, liderado por Antoni Matilla, investiga las causas y posibles tratamientos contra esta enfermedad altamente incapacitante que provoca un gran deterioro de la calidad de vida de los pacientes.

A día de hoy no existe ningún tratamiento ni cura para la ataxia de Friedreich. Es necesario trabajar para comprender cómo se desarrolla la enfermedad para poder proponer soluciones terapéuticas, comenta Ivelisse Sánchez, coinvestigadora principal del proyecto en la unidad de Neurogenética del IGTP.

Los investigadores están analizando en el sincrotrón ALBA células extraídas de pacientes con la enfermedad para ver los cambios que provoca en ellas. La ataxia de Friedreich está causada por un defecto genético en el gen FXN, que se encarga de codificar la proteína frataxina, cuya función es clave en el metabolismo del hierro. La frataxina se encuentra en altas dosis en una gran variedad de tejidos (como el cardíaco, la espina dorsal, el hígado o los músculos de movimiento voluntario). Cuando se da esta mutación genética, la producción de frataxina disminuye y causa un grave impacto en dichos tejidos.

Déficit de frataxina
Los investigadores del IGTP han analizado en la línea de luz MISTRAL del sincrotrón ALBA células de enfermos que presentan un déficit de frataxina debido a la enfermedad. Allí se han obtenido por primera vez imágenes tridimensionales de microscopía de rayos X, en las que pueden observarse las células tomadas de pacientes y comparar la estructura y cambios morfológicos que tienen lugar dentro de estas.

La luz de sincrotrón permite visualizar en tres dimensiones las modificaciones que ocurren en las células enteras sin necesidad de seccionarlas. Ninguna otra técnica puede ofrecer esos resultados ya que combina una alta resolución con la posibilidad de obtener detalles de células completas vitrificadas, es decir, en un entorno lo más parecido posible al normal, añade Eva Pereiro, responsable científica de MISTRAL. Esta línea de luz es una de las cuatro que existen en todo el mundo para realizar este tipo de estudios.

Nuestro objetivo es complementar estos datos con ensayos farmacológicos para evaluar su eficacia y comprobar si son capaces de restaurar las funciones celulares afectadas por la enfermedad, asegura Sánchez. El equipo también lo forma el investigador pre-doctoral Eudald Balagué, que actualmente realiza la tesis doctoral sobre la Ataxia de Friedreich.

El equipo de investigación en neurogenética del IGTP investiga las bases genéticas de la ataxia desde hace más de 10 años y como resultado ha identificado varios subtipos de ataxia y elucidado los mecanismos moleculares subyacentes. El grupo investiga desde el año 2014 el desarrollo de una terapia génica para tratar la enfermedad.

Día Internacional
El 25 de setiembre se celebró el Día Internacional de la Ataxia para visibilizar y poner de manifiesto la necesidad de investigar y dar con tratamientos de prevención, cura o retraso. Sus primeros síntomas aparecen entre los 5 y 25 años de edad con dificultades para coordinar movimientos o inestabilidad al caminar. Diez años después es muy frecuente que los enfermos necesiten usar silla de ruedas. Además, la mayoría de enfermos suelen presentar también problemas cardíacos, lo que reduce considerablemente su esperanza de vida.

A día de hoy no existe una terapia aprobada y solo pueden ofrecerse tratamientos paliativos. Según datos de la Federación Española de Ataxias (FEDAES), puestos de relieve por el sincrotrón ALBA, afecta a más de 8 000 personas en España. Hasta la fecha se han descrito más de 100 subtipos diferentes de ataxia hereditaria.

El sincrotrón ALBA es una infraestructura científica de tercera generación situada en Cerdanyola del Vallès, Barcelona, y es la más importante de la zona del Mediterráneo. Se trata de un complejo de aceleradores de electrones para producir luz de sincrotrón, que permite visualizar la estructura atómica y molecular de los materiales y estudiar sus propiedades.

La energía del haz de electrones que se genera en el ALBA es de 3 GeV y se consigue mediante la combinación de un acelerador lineal (LINAC) y un propulsor de baja emitancia y máxima potencia colocado en el mismo túnel que el anillo de almacenamiento. El sincrotrón ALBA tiene un perímetro de 270 metros y 17 tramos rectos disponibles para la instalación de dispositivos de inserción.

Actualmente, el ALBA dispone de ocho líneas de luz operativas, que comprenden tanto los rayos X blandos como los rayos X duros, y que se destinan principalmente a las biociencias, la materia condensada (nanociencia y propiedades magnéticas y electrónicas) y la ciencia de los materiales. Se encuentran en construcción cuatro líneas de luz más (fotoemisión de baja energía y alta resolución angular para materiales complejos, microfoco para cristalografía de proteínas, absorción y difracción y tomografía de rayos X).

septiembre 26/2019(Diario Médico)

Numerosos estudios han demostrado que el factor neurotrófico derivado del cerebro tiene un papel protector en algunos modelos de daño neuronal. Esta reciente investigación demuestra que la transferencia del gen que codifica el factor neurotrófico derivado del cerebro a las neuronas puede evitar la muerte neuronal en cultivos celulares en los que se induce la deficiencia de frataxina.

Este efecto neuroprotector del BDNF se observa también in vivo: cuando se induce la deficiencia de frataxina en el cerebelo de ratones, se observa la muerte y atrofia de distintos tipos de neuronas, y en consecuencia, los ratones sufren una disminución significativa de su capacidad para coordinar sus movimientos.

Todos estos cambios patológicos se previenen con la trasferencia del gen que codifica el factor neurotrófico derivado del cerebro.

Aunque se trata de un trabajo de investigación básica con un modelo animal, este estudio sugiere nuevas vías de intervención terapéutica para la ataxia de Friedreich, basadas en la terapia génica con factores neurotróficos o en el uso de fármacos capaces de mimetizar la acción de dichos factores.

abril 11/ 2016 (SINC)

La deficiencia de frataxina provoca la degeneración de ciertas neuronas en el cerebelo y la médula espinal. A consecuencia de ello, los pacientes con ataxia de Friedreich experimentan problemas en la coordinación de sus movimientos, que van empeorando hasta que muchos de ellos se ven abocados a utilizar una silla de ruedas.

Los síntomas comienzan, normalmente, entre los 5 y los 15 años, aunque también pueden tener un inicio mucho más precoz o tardío. Además, los pacientes pueden sufrir problemas no neurológicos como escoliosis, cardiomiopatía o diabetes. En la actualidad no se dispone de una cura o tratamiento eficaces para la ataxia de Friedreich.

En los últimos años, el grupo de investigación de Javier Díaz Nido, del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBMSO), del Centro Mixto de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), y que también pertenece al Instituto de Investigación Sanitaria del Hospital Puerta de Hierro-Majadahonda (IDIPHIM), se ha centrado en esclarecer las bases moleculares de la neurodegeneración en la ataxia de Friedreich, con el objetivo de desarrollar terapias que puedan ser eficaces para su tratamiento.

Neuroprotección
El factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) es una proteína secretada, principalmente, en el sistema nervioso que estimula la supervivencia de las neuronas y la función sináptica (comunicación entre neuronas). Numerosos estudios han demostrado que tiene un papel protector en algunos modelos de daño neuronal.

En el estudio que acaba de publicar «Molecular Therapy» se demuestra que la transferencia del gen que codifica el BDNF a las neuronas es capaz de evitar la muerte neuronal en cultivos celulares en los que se induce la deficiencia de frataxina.

Este efecto neuroprotector del BDNF se observa también in vivo: «Cuando se induce la deficiencia de frataxina en el cerebelo de ratones, se observa la muerte y atrofia de distintos tipos de neuronas; y como consecuencia, los ratones sufren una disminución significativa de su capacidad para coordinar sus movimientos. Todos estos cambios patológicos se previenen con la trasferencia del gen que codifica el BDNF», explica Díaz-Nido.

Aunque se trata de un trabajo de investigación básica con un modelo animal, sugiere nuevas vías de intervención terapéutica para la ataxia de Friedreich, bien basadas en la terapia génica con factores neurotróficos o bien en el uso de fármacos capaces de mimetizar la acción de dichos factores.
marzo 3/2016 (Diario Médico)

Un grupo de científicos del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) publica en la revista de la Sociedad Química alemana, «Angewandte Chemie«, el diseño de una especie de lanzadera que traspasa la barrera hematoencefálica.

De esa forma, podría superarse ese acceso ahora infranqueable para el 98 % de fármacos candidatos a tratar enfermedades del sistema nervioso central.

El equipo de químicos del IRB Barcelona ya estudia su aplicación a necesidades médicas concretas. Junto a investigadores clínicos, están preparando terapias para el glioblastoma -el tumor cerebral más agresivo en adultos-, la ataxia de Friedreich -una enfermedad neurodegenerativa hereditaria- y, próximamente, para un tipo de cáncer cerebral infantil.

«Se calcula que el 20 % de las personas necesitará algún día un tratamiento dirigido al cerebro», explica Meritxell Teixidó, investigadora asociada del IRB Barcelona y responsable de esta línea de investigación. El trabajo se desarrolla en el Laboratorio de Péptidos y Proteínas del IRB Barcelona, dirigido por Ernest Giralt, también catedrático de la Universidad de Barcelona, siendo uno de los pocos laboratorios en el mundo que trabaja en este tipo de desarrollos.

Los científicos han aprovechado los receptores por los que el cerebro se abastece de hierro para introducir la «lanzadera-ambulancia» sin entorpecer a los nutrientes ni alterar la función protectora de la barrera. «Queríamos un vehículo que fuera solo eso, un vehículo, y además que fuera pequeño -un péptido- y que perdurara en sangre», describe Roger Prades, estudiante de doctorado y primer autor de este trabajo, al que el equipo ha dedicado cuatro años de investigación en química de péptidos.

Su valía terapéutica queda rubricada precisamente por esas dos características: es un péptido de 12 aminoácidos, y permanece en sangre de 12 a 24 horas. El estudio muestra también, en experimentos preliminares con ratones, que no hay respuesta del sistema inmune y la toxicidad es baja.
febrero 12/2015 (Diario Médico)